市場の圧力により、チューブメーカーは厳格な品質基準を順守しながら生産性を向上させる方法を見つける必要に迫られており、最適な検査方法とサポートシステムを選択することがこれまで以上に重要になっています。多くのチューブメーカーは最終検査に依存していますが、多くの場合、メーカーは製造プロセスのさらに上流でテストを行い、欠陥のある材料やプロセスを早期に検出します。これにより、スクラップが削減されるだけでなく、欠陥のある材料の処理に関連するコストも削減されます。このアプローチは、最終的に収益性の向上につながります。これらの理由から、工場に非破壊検査 (NDT) システムを追加することは経済的に理にかなっています。
最適なテストは、材料の種類、直径、壁の厚さ、プロセス速度、チューブの溶接または成形の方法など、さまざまな要因によって決まります。これらの要因は、使用する検査方法における機能の選択にも影響します。
渦電流試験 (ET) は、多くのパイプ アプリケーションで使用されています。これは比較的低コストのテストであり、通常最大 0.250 インチの壁厚までの薄壁パイプ アプリケーションで使用できます。磁性材料と非磁性材料に適しています。
センサーまたはテスト コイルは、ラップアラウンド型と接線型の 2 つの基本的なカテゴリに分類されます。ラップアラウンド型コイルはチューブの断面全体を検査しますが、接線型コイルは溶接領域のみを検査します。
ラップアラウンド コイルは、溶接部だけでなく入ってくるストリップ全体の欠陥を検出し、直径 2 インチ未満のサイズをテストするときにより効果的です。また、パッド ドリフトにも耐性があります。主な欠点は、入ってくるストリップをミルに通すには、テスト コイルに通すために追加の手順と特別な注意が必要になることです。また、テスト コイルが直径にぴったり合っている場合、溶接の失敗によってチューブが開き、テスト コイルが損傷する可能性があります。
接線コイルは、チューブの円周の小さな部分を検査します。大口径アプリケーションでは、ラップアラウンド コイルではなく接線コイルを使用すると、通常、信号対雑音比 (背景の静的信号に対するテスト信号の強度の測定値) が向上します。また、接線コイルはネジを必要とせず、ミル外での較正が容易です。欠点は、溶接部のみをチェックすることです。大口径パイプに適しており、溶接位置が適切に制御されていれば小径パイプにも使用できます。
どちらのコイル タイプでも、断続的な不連続性をテストできます。欠陥テストは、ボイド テストまたは不一致テストとも呼ばれ、溶接部をベース メタルの隣接部分と継続的に比較し、不連続性によって生じる小さな変化を感知します。ピンホールやジャンプ溶接などの短い欠陥を検出するのに最適で、ほとんどの圧延機アプリケーションで使用される主要な方法です。
2 番目のテストである絶対法では、詳細な欠陥が見つかりました。この最も単純な形式の ET では、オペレーターが良質の材料上でシステムを電子的にバランスさせる必要があります。一般的な連続的な変化を見つけるだけでなく、壁の厚さの変化も検出します。
これら 2 つの ET 法の使用は、特に面倒なことではありません。機器に装備されていれば、1 つのテスト コイルで同時に使用できます。
最後に、テスターの物理的な位置が重要です。周囲温度やミルの振動（チューブに伝達される）などの特性が配置に影響を及ぼす可能性があります。テスト コイルをはんだボックスの近くに配置することで、オペレーターははんだ付けプロセスに関する情報をすぐに得ることができます。ただし、耐熱センサーや追加の冷却が必要になる場合があります。テスト コイルをミルの端の近くに配置することで、サイジングや成形プロセスによってもたらされた欠陥を検出できます。ただし、この位置ではセンサーが切断システムに近くなり、鋸引きやせん断中の振動を検出する可能性が高くなるため、誤検出の可能性が高くなります。
超音波検査 (UT) は、電気エネルギーのパルスを使用して、それを高周波の音エネルギーに変換します。これらの音波は、水やミルクーラントなどの媒体を介してテスト対象の材料に伝達されます。音には方向性があり、センサーの方向によって、システムが欠陥を探しているのか、壁の厚さを測定しているのかが決まります。一連のトランスデューサーによって、溶接領域の輪郭を作成できます。UT 方法は、チューブの壁の厚さによって制限されません。
UT プロセスを測定ツールとして使用するには、オペレーターはトランスデューサーをチューブに対して垂直になるように配置する必要があります。音波はチューブの外径から入り、内径で反射してトランスデューサーに戻ります。システムは飛行時間 (音波が外径から内径まで移動するのにかかる時間) を測定し、その時間を厚さの測定値に変換します。工場の条件によっては、このセットアップで壁の厚さを ± 0.001 インチの精度で測定できます。
材料の欠陥を見つけるために、作業者はトランスデューサーを斜めに配置します。音波は外径から入り、内径まで進み、反射して外径に戻り、壁に沿って進みます。溶接の不連続性により音波は反射し、同じ経路でセンサーに戻ります。センサーは音波を電気エネルギーに変換し直し、欠陥の位置を示す視覚的なディスプレイを作成します。信号は欠陥ゲートも通過し、これによりアラームがトリガーされて作業者に通知されるか、欠陥の位置を示すペイント システムがトリガーされます。
UT システムでは、単一のトランスデューサー（または複数の単結晶トランスデューサー）またはフェーズドアレイトランスデューサーを使用できます。
従来の UT では、1 つまたは複数の単結晶トランスデューサーが使用されます。センサーの数は、予想される欠陥の長さ、ライン速度、およびその他のテスト要件によって異なります。
フェーズドアレイUTは、本体内で複数のトランスデューサ素子を使用します。制御システムは、トランスデューサ素子の位置を変更せずに音波を電子的に制御し、溶接領域をスキャンします。システムは、欠陥の検出、壁の厚さの測定、溶接ゾーンのクリーニングの変化の監視など、さまざまなアクティビティを実行できます。これらの検査モードと測定モードは、ほぼ同時に実行できます。重要なのは、フェーズドアレイ方式では、従来の固定位置センサーよりも広い領域をアレイでカバーできるため、ある程度の溶接ドリフトを許容できることです。
3 番目の NDT 方法である磁気漏洩 (MFL) は、大口径で肉厚の磁性グレードのパイプを検査するために使用されます。これは石油およびガスの用途に最適です。
MFL は、チューブまたはチューブの壁を通過する強力な DC 磁場を使用します。磁場の強度は完全な飽和、つまり磁化力の増加が磁束密度の大幅な増加をもたらさないポイントに近づきます。磁力線が材料の欠陥に遭遇すると、結果として生じる磁束の歪みにより、表面から磁束が放射されたり泡立ったりすることがあります。
磁場を通過する単純な巻き線プローブは、このような気泡を検出できます。他の磁気誘導アプリケーションの場合と同様に、システムでは、テスト対象の材料とプローブ間の相対的な動きが必要です。この動きは、磁石とプローブのアセンブリをチューブまたはパイプの円周に沿って回転させることによって実現されます。処理速度を上げるために、このセットアップでは追加のプローブ（これも 1 つのアレイ）または複数のアレイを使用します。
回転 MFL ユニットは、縦方向または横方向の欠陥を検出できます。違いは、磁化構造の方向とプローブの設計にあります。どちらの場合も、信号フィルターが欠陥を検出し、ID と OD の位置を区別するプロセスを処理します。
MFL は ET に似ており、この 2 つは互いに補完し合います。ET は壁の厚さが 0.250 インチ未満の製品に適しており、MFL は壁の厚さがこれより大きい製品に使用されます。
UT に対する MFL の利点の 1 つは、理想的とは言えない欠陥を検出できることです。たとえば、MFL はらせん状の欠陥を簡単に検出できます。このような斜め方向の欠陥は UT で検出できますが、予想される角度に対して特定の設定が必要です。
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